WSN應(yīng)用研究

袁 平

（重慶第二師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息工程系，重慶 400067）

1 引言

人類社會(huì)一直以來都?jí)粝肽堋把塾^六路，耳聞八方”，這只能在神話故事里出現(xiàn)的情景如今在現(xiàn)實(shí)生活中有了實(shí)現(xiàn)的可能。雖然現(xiàn)代衛(wèi)星技術(shù)能洞察全局，卻不能明察秋毫，而WSN（Wireless Sensor Network，無線傳感網(wǎng)絡(luò)）［1－3］技術(shù)的出現(xiàn)完美無缺地彌補(bǔ)了這一缺撼。自二十世紀(jì)七十年代WSN誕生以來，它在軍事探測、森林火災(zāi)、藥品管理，智能家居、洪水和地震以及人體生理數(shù)據(jù)監(jiān)測等領(lǐng)域正發(fā)揮著，并繼續(xù)發(fā)揮著巨大的作用，1999年的商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一，未來的WSN技術(shù)將深入人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域而引起人們的廣泛關(guān)注［7］。

2 概述

2.1 WSN 概念

WSN（wireless sensor network，無線傳感網(wǎng)絡(luò)）是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知的對象信息，并發(fā)送給觀察者。由此，傳感器、感知對象、觀察者構(gòu)成了WSN的三要素。

2.2 WSN的體系結(jié)構(gòu)

2.2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

由上圖可知，無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由采集結(jié)點(diǎn)（或傳感器結(jié)點(diǎn)，sensor node），匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node），管理節(jié)點(diǎn)等組成。被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署了許多傳感器節(jié)點(diǎn)，它們通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，結(jié)點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過多跳到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，然后通過衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)，用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布檢測任務(wù)和收集檢測數(shù)據(jù)等。

2.2.2 傳感器結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

圖2 傳感器結(jié)點(diǎn)硬件體系結(jié)構(gòu)

由上圖可知，一個(gè)典型的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊以及能量供應(yīng)模塊組成。其中，傳感器模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的控制操作，存儲(chǔ)處理自身采集以及其它節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊主要負(fù)責(zé)與其它傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，收發(fā)采集數(shù)據(jù)和交換控制信息等；而能量供應(yīng)模塊則主要為傳感器節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量。

2.2.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

圖3 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

由上圖可知，該協(xié)議棧由五層協(xié)議和三層平臺(tái)組成。其中五層協(xié)議的物理層提供簡單而健壯的信號(hào)調(diào)制和無線收發(fā)技術(shù)；數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀，幀檢測，媒體訪問及差錯(cuò)控制；網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)路由生成與路由選擇；傳輸層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制以確保通信服務(wù)質(zhì)量；應(yīng)用層則包含一系列基于檢測任務(wù)的應(yīng)用層軟件。三層平臺(tái)的功能中能量管理用于管理傳感器節(jié)點(diǎn)能量的使用，節(jié)能是其首先考慮的；移動(dòng)控制管理平臺(tái)主要用于檢測和注冊傳感器節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，維護(hù)到路由節(jié)點(diǎn)的路由以便傳感器節(jié)點(diǎn)能動(dòng)態(tài)跟蹤其相鄰節(jié)點(diǎn)的位置；任務(wù)管理平臺(tái)用于給定區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度檢測任務(wù)。

3 WSN的發(fā)展歷程

WSN的構(gòu)想最初是由美國軍方提出的，美國國防部高級(jí)研究所計(jì)劃署（DARPA）于1978年開始資助卡耐基——梅隆大學(xué)進(jìn)行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，從而拉開了WSN在軍事上應(yīng)用的序幕。二十世際七十年代，美越雙方在密林覆蓋的“胡志明小道”進(jìn)行了一場血腥較量，美軍曾采用狂轟濫炸術(shù)卻收效甚微，后來，美軍在此區(qū)域投放了2萬多棵“熱帶樹”（即傳感器），這些“傳感樹”落入土中，只露出偽裝成樹枝的無線電天線，只要越方車隊(duì)經(jīng)過，“傳感樹”就能探測出車隊(duì)產(chǎn)生的震動(dòng)和聲響信息，并將探測到的信息自動(dòng)發(fā)送到美軍指揮中心，美航空兵就立即展開追殺，共炸毀或炸壞4.6萬輛卡車。傳感器技術(shù)在軍事上的初露鋒芒，引來了各研究機(jī)構(gòu)的備受關(guān)注。從此以后，WSN的項(xiàng)目在全美高校間廣泛展開，著名的有UC Berkeley的Smart Dust項(xiàng)目，UCLA的WINS項(xiàng)目，以及多所機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)的SensIT計(jì)劃等。在這些項(xiàng)目取得進(jìn)展的同時(shí)，其應(yīng)用也從軍用轉(zhuǎn)向了民用。

我國與發(fā)達(dá)國家?guī)缀跬絾?dòng)，它已經(jīng)成為我國信息領(lǐng)域位居世界前列的少數(shù)方向之一。在2006年我國發(fā)布的 《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，為信息技術(shù)確定了三個(gè)前沿方向，其中有兩項(xiàng)就與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)，這就是智能感知和自組網(wǎng)技術(shù)。當(dāng)然，傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也是符合計(jì)算設(shè)備的演化規(guī)律。

4 WSN的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)為主要目的不同，WSN是一種以測控為目的的無線網(wǎng)絡(luò)，其自身固有的特點(diǎn)如下:

4.1 節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力較低，能量和存儲(chǔ)容量有限

由于WSN應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性和條件的限制，傳感器功能專一性，結(jié)構(gòu)簡單化發(fā)展，WSN節(jié)點(diǎn)也趨于微型化，由于節(jié)點(diǎn)大多采用一次性供電的電池，節(jié)點(diǎn)能量非常有限［2］；同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)大多采用單片機(jī)作為主控和管理單元，其計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間都較低，因此在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)方面應(yīng)追求簡單化。

4.2 節(jié)點(diǎn)數(shù)量規(guī)模大，密度高

為了獲取精確信息，在監(jiān)測區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬，甚至更多。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義:一方面是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火和環(huán)境監(jiān)測，需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)；另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集，在一個(gè)面積不是很大的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。高密度的節(jié)點(diǎn)分布有利于利用簡單節(jié)點(diǎn)通過相互協(xié)作來提高系統(tǒng)的可靠性和工作質(zhì)量，從而提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和魯棒性。

4.3 自組織網(wǎng)絡(luò)

在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)都是隨機(jī)撒布在監(jiān)測區(qū)域，無法事先了解和設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錉顟B(tài)，節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，如通過飛機(jī)播撒大量傳感器節(jié)點(diǎn)到面積廣闊的原始森林中，或隨意放置到人不可到達(dá)或危險(xiǎn)的區(qū)域。這就需要網(wǎng)絡(luò)具備自組織能力，在工作時(shí)能有效建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚涉溌穪硗瓿晒?jié)點(diǎn)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集傳輸功能。

此外，當(dāng)監(jiān)測區(qū)域部分傳感器節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，或者由于添加新的節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，都需要網(wǎng)絡(luò)能夠自我進(jìn)行拓?fù)湔{(diào)整變換，從而保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠持續(xù)正常地工作。

4.4 應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量?？陀^世界的物理量多種多樣，不可窮盡。不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不同的物理量，因此對傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)也有多種多樣的要求。

不同的應(yīng)用背景對傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會(huì)有很大差別。所以傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像Internet一樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺(tái)。對于不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，更關(guān)心傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對每一個(gè)具體應(yīng)用來研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。

4.5 以數(shù)據(jù)為中心，節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是以地址為中心的，各終端是通過網(wǎng)絡(luò)中惟一的IP地址來標(biāo)識(shí)和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，每個(gè)終端在脫離網(wǎng)絡(luò)的情況下都能獨(dú)立工作；而WSN是任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)采用節(jié)點(diǎn)編號(hào)標(biāo)識(shí)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否需要全網(wǎng)惟一取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。各節(jié)點(diǎn)協(xié)同監(jiān)測數(shù)據(jù)，用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時(shí)，直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個(gè)確定編號(hào)的節(jié)點(diǎn)。脫離整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)是毫無意義的，因此，WSN是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。

WSN中可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)收集到用戶感興趣的數(shù)據(jù)，為避免冗余數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送造成能量浪費(fèi)，這些數(shù)據(jù)需要經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理后再傳輸。

5 WSN的應(yīng)用領(lǐng)域

鑒于無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)能有效感知所處環(huán)境中的電磁、壓力、熱、紅外、聲納、雷達(dá)、和地震波信號(hào)等，從而幫助人們了解環(huán)境的濕度、溫度、光照、噪聲、土壤成分、移動(dòng)物體的速度、方向、大小等非常感興趣的數(shù)據(jù)而備受青睞，因而WSN在各個(gè)領(lǐng)域，特別是惡劣環(huán)境中的應(yīng)用潛力非常巨大，這也是各個(gè)國家高度重視并紛紛列為國家戰(zhàn)略計(jì)劃項(xiàng)目的重要原因，目前，WSN的應(yīng)用領(lǐng)域已涉及到軍事、防爆、反恐、救災(zāi)、醫(yī)療、保健、環(huán)保、家居、工商業(yè)等，可以說是無孔不入。下面就WSN應(yīng)用作一簡要介紹。

5.1 軍事領(lǐng)域

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)爭環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防部遠(yuǎn)景計(jì)劃局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行“智能塵?！眰鞲衅骷夹g(shù)的研發(fā)。

5.2 醫(yī)療護(hù)理

無線傳感網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（體溫、血壓、脈搏和心電圖、血氧監(jiān)測和呼吸等）、睡覺姿勢以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的家庭護(hù)理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討對老齡化社會(huì)的技術(shù)項(xiàng)目Center for Aging Services Technologies（CAST）的一個(gè)環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以及家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老年人、以及殘障患者的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。英特爾主管預(yù)防性健康保險(xiǎn)研究的董事Eric Dishman稱，“在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域”。

5.3 環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)

隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。

5.4 探測領(lǐng)域

空間和海洋探索一直是人類夢寐以求的理想，借助航天器布撒的傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對星球表面大范圍、長時(shí)間、近距離的監(jiān)測和探索是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。NASA的JPL實(shí)驗(yàn)室研制的Sensor Webs項(xiàng)目已在佛羅里達(dá)宇航中心的環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目中進(jìn)行測試和完善，該項(xiàng)目主要是為將來的火星探測、選擇著陸場地等需求進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的。

5.5 智能交通系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)（ITS）是利用現(xiàn)代信息技術(shù)為核心，利用先進(jìn)的通訊、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對交通的實(shí)時(shí)控制與指揮管理。交通信息采集被認(rèn)為是ITS的關(guān)鍵子系統(tǒng)，是發(fā)展ITS的基礎(chǔ)，成為交通智能化的前提。無論是交通控制還是交通違章管理系統(tǒng)，都涉及交通動(dòng)態(tài)信息的采集，交通動(dòng)態(tài)信息采集也就成為交通智能化的首要任務(wù)。

5.6 文物保護(hù)

文物保護(hù)單位長期以來的一個(gè)工作重點(diǎn)就是對珍貴的古老建筑物進(jìn)行保護(hù)。將具有溫度、濕度、光照、壓力等傳感器節(jié)點(diǎn)布放在重點(diǎn)保護(hù)對象中，無需拉線鉆孔，便可有效地對建筑物進(jìn)行長期監(jiān)測。

5.7 畜牧溯源

給放養(yǎng)的牲畜中的每一只羊都貼上一個(gè)二維碼，這個(gè)二維碼會(huì)一直保持到超市出售的肉品上，消費(fèi)者可通過手機(jī)閱讀二維碼，知道牲畜的成長歷史，確保食品安全。我國已有10億存欄動(dòng)物貼上了這種二維碼。

5.8 無線葡萄園

2002年，英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個(gè)無線葡萄園。傳感器節(jié)點(diǎn)被分布在葡萄園的每個(gè)角落，每隔一分鐘檢測一次土壤濕度、溫度或該區(qū)域有害物的數(shù)量，以確保葡萄可以健康生長。研究人員發(fā)現(xiàn)，葡萄園氣候的細(xì)微變化可極大地影響葡萄酒的質(zhì)量，通過多年的數(shù)據(jù)記錄以及相關(guān)分析，便能精確的掌握葡萄酒的質(zhì)地與葡萄生長過程中的日照、溫度、濕度等的確切關(guān)系，這是一個(gè)典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的實(shí)例。

5.9 其它領(lǐng)域

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于其它一些領(lǐng)域。利用部署在大街小巷的全球眼監(jiān)控探頭，實(shí)現(xiàn)圖像敏感性智能分析并與112、110、119等交互，實(shí)現(xiàn)探頭與探頭之間、探頭與人、探頭與報(bào)警系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，從而為構(gòu)建平安和諧的城市生活環(huán)境提供了強(qiáng)有力保障?，F(xiàn)在比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可通過它來實(shí)施安全監(jiān)測。也可用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外還可用在工業(yè)自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域，英特爾正在對工廠中的一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺(tái)機(jī)器上的210個(gè)傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)可以大大改善工廠的動(dòng)作條件，可大幅降低檢查設(shè)備的成本，同時(shí)由于可提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能縮短停機(jī)時(shí)間，提高效率，并延長設(shè)備的使用時(shí)間。盡管無線傳感器技術(shù)目前仍然處于初步應(yīng)用階段，但已展示出非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。

我國上海浦東國際機(jī)場率先在防入侵系統(tǒng)中得到應(yīng)用，該系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，多種傳感手段組成一個(gè)協(xié)同系統(tǒng)后，可防止人員翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵；而濟(jì)南園博園中使用的ZigBee無線路燈照明節(jié)能也成了一大亮點(diǎn)；江西省電網(wǎng)對分布在全省范圍內(nèi)的2萬臺(tái)配電變壓器安裝傳感裝置，對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)用電檢查、電能質(zhì)量監(jiān)測、負(fù)荷管理、線損管理、需求管理等高效一體化管理，年降低電損1.2億千瓦時(shí)。

6 制約WSN發(fā)展的因素

（1）網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信問題:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常通信聯(lián)系中，信號(hào)可能被一些障礙物或其它電子信號(hào)干擾而受影響，怎么安全有效的進(jìn)行通信是個(gè)有待研究的問題。

（2）成本問題:在一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)里面，需要使用數(shù)量龐大的微型傳感器，這是制約其大規(guī)模廣泛應(yīng)用的主要因素，因此應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用要求來均衡成本、數(shù)據(jù)精度以及能量供應(yīng)時(shí)間等。

（3）系統(tǒng)能耗問題:絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需要網(wǎng)絡(luò)采用一次性獨(dú)立供電系統(tǒng)，這就要求網(wǎng)絡(luò)工作能耗低，從而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。目前主要的解決方案有:使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我能量收集技術(shù)和電池?zé)o線充電技術(shù)。

（4）高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是組織無線傳感器的成網(wǎng)技術(shù)，有多種形態(tài)和方式，合理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以最大限度的利用資源。在這里面還包括網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理等諸多問題有待解決。

（5）安全性問題:在如化學(xué)污染區(qū)、洪水監(jiān)測、森林火災(zāi)、海洋、動(dòng)物身上等特殊環(huán)境中，為防止外界的破壞、腐蝕等，對節(jié)點(diǎn)的硬件要求會(huì)很高的。

（6）定位性能及微型化問題:目標(biāo)定位的精確度與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、硬件資源、周邊環(huán)境、錨點(diǎn)個(gè)數(shù)等有關(guān)，它也是目前研究的熱點(diǎn)之一；在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，為對目標(biāo)本身不產(chǎn)生任何影響或?yàn)橥瓿商厥馊蝿?wù)而不被發(fā)現(xiàn)，要求節(jié)點(diǎn)的體積微型化等。

7 小結(jié)

作為一種新興技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有廣泛的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。利用無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活、可靠、安全的數(shù)據(jù)采集，我們堅(jiān)信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必將被應(yīng)用在人類活動(dòng)的方方面面，實(shí)現(xiàn)人與自然的無縫溝通，“智慧地球”的到來將不再是夢想。WSN未來的發(fā)展主要涉及節(jié)點(diǎn)微型化、低成本、系統(tǒng)節(jié)能策略、節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)配置、傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題等，今后將重點(diǎn)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由和安全策略等進(jìn)行研究。

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